Съдържание:
1- Конструктивни характеристики на шахтите
1.2 - Качества на стоманата
1.3- Профилна геометрия
2- Процедура за изчисляване
2.1- Разпределение на натоварванията по осите
2.2- Напрежения, възникнали в шахтата
2.3- Изчисляване на механичните свойства на вала
2.4- Изчисляване на работните напрежения върху вала
2.5- Окончателна проверка
Приложение 1: Практически случай на изчисление на задна допълнителна ос
РАЗВИТИЕ НА СЪДЪРЖАНИЕТО
1- Конструктивни характеристики на шахтите
1.1 - Общи положения
Значението при проектирането на осите на превозното средство е жизненоважно не само по отношение на безопасността на превозното средство и неговите пътници, но и по отношение на доброто поведение на неговия структурен възел, което означава, че ако конструкцията е правилна, намалява вероятността от преждевременно износване, счупване или повреда на други компоненти и свързаните с тях системи (окачване, гуми, рамка ...).
От друга страна, в зависимост от позицията, която заемат, и функцията на осите в схемата на превозното средство, независимо дали е задвижваща ос или не, те ще бъдат от различни видове. По този начин има оси, които са насочени, предни или задни, задвижващи оси, оси за ремаркета и полуремаркета, допълнителни оси и др.
В тази първа ревизия на този урок ще обсъдим как да изчислим и проектираме допълнителни задни оси, което от друга страна се оказва най-честият случай, който се случва в трансформаторни и строителни компании на каросерии за промишлени превозни средства (камиони, микробуси . .) и ремаркета и полуремаркета.
Необходимостта от инсталиране на нова задна допълнителна ос в превозно средство възниква, когато се изисква увеличаване на товароносимостта, или също така, когато е необходимо да се смени настоящата кутия за по-дълга, което понякога предполага увеличаване на нейното натоварване. надвишава законовите граници и следователно един от начините за решаване на този проблем е инсталирането на нов допълнителен заден мост.
1.2 - Качества на стоманата
Видовете стомани, използвани при производството на мостове на превозни средства, трябва да предлагат минималните качества, необходими за функцията, която трябва да изпълняват, и вида на напреженията, на които ще бъдат подложени, главно на динамични натоварвания.
По този начин стоманите, използвани за производството на оси, трябва да предлагат висока товароносимост, тъй като те ще поддържат цялото тегло на превозното средство и неговия товар. По същия начин те трябва да имат външна повърхност с голяма твърдост, отлично качество и голяма устойчивост на износване, тъй като главините на колелата ще бъдат прикрепени към краищата на осите, които ще се въртят върху лагери, перфектно монтирани на повърхността на оста.
От всичко по-горе стоманите, които са най-подходящи за тази употреба, са стомани със средно съдържание на въглерод (от SAE 1035 до 1053, или също тези от серията F12 съгласно UNE-36009). Тези стомани обикновено извършват топлинна обработка за втвърдяване, чрез закаляване и закаляване, като по този начин осигуряват необходимата твърдост и качество на повърхността им. Температурната обработка, на която е подложена частта, след втвърдяване се опитва да подобри прекомерната чупливост, осигурена чрез закаляване, дори с цената на загуба на известна устойчивост, но служи да внесе малко повече устойчивост в частта на шахтата, като цяло сърцевина, необходима за по-добро поведение срещу огъващите напрежения, на които шахтите ще бъдат подложени по време на техния полезен живот.
1.3- Профилна геометрия
Геометрията на профила, използван за изграждане на осите, ще зависи от тяхното използване и местоположение в общата схема на превозното средство.
Като цяло предните насочени оси обикновено са от двойно кован тип Т, докато задвижващите задни оси ще бъдат от кръгъл тръбен тип, за да се настанят задните трансмисионни лагери, които се свързват с колелото.
От друга страна, допълнителните задни оси ще бъдат направени от стоманени профили с кръгло сечение, които могат да бъдат плътни или тръбни.
И накрая, при ремаркетата и полуремаркетата обикновено се използват плътни кръгли или квадратни секции.
1.4- Допуски
Когато се произвежда част от шахтата, стойностите на толеранса са важни, като се има предвид, че това е елемент, който трябва да бъде свързан с други, за да образува структурен възел.
Стандартът ISO разграничава осемнадесет степени или степени на допустими отклонения, вариращи от IT01 до IT16, както е показано в следващата таблица на фигура 1, изразена в микрони. Допустимите отклонения, вариращи от IT1 до IT4, се използват за производството на шахти.
Фигура 1. Таблица на допустимите отклонения според качествата (допустими отклонения в µm)
Очевидно няма да е същото да се приеме стойността на толеранса над номиналната мярка или по подразбиране, т.е. над или под точната мярка. За целта се дефинира така наречената позиция на толерантност, която заема 21 различни позиции, представени с букви (малки букви за осите и големи букви за дупките).
Следващата таблица на фигура 2 показва 21 позиции на толеранс за осите.
Фигура 2. Позиции на толеранс за валовете
Както може да се види на предишната фигура, позициите a, b, c, cd, d, e, ef, f, g, h се определят от горната им разлика, която е отрицателна, и стойността им намалява, докато h, което е нула. Позициите j, k, m, n, p, r, s, t, u, v, x, y, z, za, zb, zc се фиксират от долната разлика, която винаги е положителна от m.
По този начин, пример за ISO именуване на мярка за допустимо отклонение на вала може да бъде следният:
30 е мярката на номиналния диаметър на вала;
з това е позицията на толерантност;
4 е качеството на толеранса, в този случай IT4, което съгласно таблицата на фигура 1 съответства на толеранс от 6 микрона (всички отрицателни толеранси).
2- Процедура за изчисляване
2.1- Разпределение на натоварванията по осите
За разпределението на натоварванията по осите на превозното средство, което е необходимо да се знае предварително, за да се извърши последващото му проектиране, се вземат предвид следните натоварвания:
- Без тегло шаси на превозното средство, или наричано още тегло на шасито (Q '), където R'A и R'B, съответно, са теглото на шасито, разпределено на предната и задната ос;
- Тегло на монтирания на каросерията или товарната кутия на шасито на превозното средство (Q1);
- Максимално допустимо тегло на превозваните стоки или полезен товар (Q2).
За този урок ще бъде приложен общия случай на двуосни превозни средства, където по-късно ще бъде включен трети допълнителен заден мост. За тези превозни средства в работно положение и с равномерно разпределен товар върху товарното легло изчисляването на реакциите на предната (RA) и задната (RB) оси на превозното средство се извършва чрез прилагане на следните изрази:
L, е дължината на товарната кутия от края до края;
да се, е задният надвес или разстоянието между задната ос и края на товарната кутия;
стр, е разстоянието между предния и задния мост;
м, е разстоянието от предната ос до началото на товарната кутия;
Въпрос:, е товарът, като се има предвид теглото на тялото или товарната кутия плюс максималният полезен товар, транспортиран (Q = Q1 + Q2 )
Приложената фигура включва скица на типично превозно средство, където са посочени предишните определения.
Фигура 3. 2-осна схема на автомобила
Въпреки това, общото разпределение на натоварванията върху осите съгласно предходните изрази е приложимо само в ситуация на покой или в бягаща позиция с постоянна скорост, но не и в ситуации на ускорение или спиране, където инерционните сили играят роля. Важно и ще доведе до допълнително напрежение върху осите.
По този начин, при ситуации на спиране или ускорение, ще се появят нови напрежения на осите, които ще варират във всеки отделен случай, в зависимост от това дали са предни или задни оси.
В случай, че е на предната ос, в случай на спиране възниква допълнително пренапрежение, като в същото време задният мост се разтоварва в същото количество. Напротив, по време на фаза на ускорение на превозното средство претоварването претърпява задният мост, докато предният мост се разтоварва в същата пропорция.
Всички тези напрежения се дължат на инерционната сила (Аз), което е пропорционално на масата на превозното средство и ускорението (положително или отрицателно), на което е подложено.
Всъщност инерционната сила (Аз) от натоварването на превозното средство може да се изчисли чрез следния израз:
Въпрос:, е товарът, като се има предвид теглото на каросерията или кутията плюс максимално полезния транспортиран товарQ1 + Q2);
ар, е максималното забавяне, получено по време на спиране;
ж, е ускорението на гравитацията (9,81 m2/s).
От друга страна, максималната стойност, която може да приеме забавянето, се дава от следния израз:
μa, е коефициентът на адхезия (обикновено се приема като безопасност, μa = 1)
Изразите, предоставени от тези претоварвания на предния и задния мост, са изброени по-долу.
На предната ос претоварването, претърпяно от тази ос по време на спирачните процеси на превозното средство (ΔRA) може да се изчисли чрез следния израз:
Въпрос:, е товарът, като се има предвид теглото на тялото или товарната кутия плюс максималният полезен товар, транспортиран (Q1 + Q2);
ар, е максималното забавяне, получено по време на спиране;
з, е височината на центъра на тежестта на товара до настилката;
ж, е ускорението на гравитацията (9,81 m2/s);
стр, е разстоянието между предния и задния мост.
От друга страна, за задния мост по време на процеса на ускорение превозното средство претърпява претоварване (ΔRB), както вече беше споменато по-горе. Тази стойност на режийните може да бъде получена чрез следния израз:
т, е максималната тангенциална сила, получена при задните задвижващи колела;
з, е височината на центъра на тежестта на товара до настилката;
стр, е разстоянието между предния и задния мост.
От друга страна, ако е обозначен с R * BT общото натоварване, което пада върху задния мост по време на фазата на ускорение на превозното средство, ще има следния израз:
R'B, е частта от теглото на шасито на превозното средство, която пада върху задния мост;
RB, е реакцията на задния мост поради полезния товар или транспортираните стоки и товарната кутия (Въпрос:)
ΔRB , е претоварването, което възниква на задния мост поради процеса на ускорение на превозното средство.
Предишният израз, който събира всички товари на задната ос, ако е разработен, е както следва:
Продължавайки с процеса на развитие, стойността на тангенциалния стрес т че задните задвижващи колела могат да се развият, може да се изрази чрез следната формулировка:
Това, че ако е заместено в предишния израз, това позволява да се получи формула за изчисляване на общото усилие, което пада върху задната ос във фазата на ускорение:
стр, е разстоянието между предния и задния мост;
з, е височината на центъра на тежестта на товара до настилката;
μa, е коефициентът на адхезия (обикновено се приема като безопасност, μa = 1)
RBT, е реакцията на задния мост поради теглото на шасито на превозното средство плюс полезния товар или транспортираните товари (RBT = R'B + RB)
2.2- Напрежения, възникнали в шахтата
Оста на превозното средство е подложена на различни видове напрежения, а именно:
? Огъващи или огъващи моменти на вала;
? Срязващи сили, които са сили, които действат перпендикулярно на надлъжната посока на оста;
? И усукващите моменти, които в случай на задни допълнителни оси, се дължат на усукването, което поражда силата на триене колело-земя, която възниква по време на спиране, например.
За проучването и изчисляването на разпределението на моментите и силите по оста е необходимо да се започне от граничните или опорните условия, които свързват оста с останалата част от превозното средство и земята.
По този начин осите ще бъдат свързани с останалата част от превозното средство, по-специално с неговата рамка, чрез окачването (листови пружини, амортисьори, пружини ...) и към земята, като се монтират в главините на колелата.
Фигура 4. Схема на напреженията по ос
Следователно, за да се проучи разпределението на напреженията по профила на оста, ще трябва да се направи в секции, съгласно предишната фигура, и по следния начин: